DE102018214211A1 - Device and method for tempering an electrical energy store for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Es werden eine Einrichtung (10) und ein Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) offenbart. Die Einrichtung (10) umfasst ein Temperiersystem (20) mit einem Expansionstemperiermittel (22), welches an einer ersten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher (12) gebracht wird. Das Expansionstemperiermittel (22) wird an einer von der ersten Stelle verschiedenen zweiten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit einem externen Temperierfluid (34) aus einer fahrzeugexternen Temperiervorrichtung (36) gebracht.A device (10) and a method for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) are disclosed. The device (10) comprises a temperature control system (20) with an expansion temperature control means (22) which is brought into heat exchange contact with the electrical energy store (12) at a first point. The expansion temperature control means (22) is brought into heat exchange contact with an external temperature control fluid (34) from a temperature control device (36) external to the vehicle at a second location different from the first location.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a device for tempering an electrical energy store for a motor vehicle with the features according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for tempering an electrical energy store for a motor vehicle with the features according to the preamble of claim 9.

Um Kraftfahrzeuge, insbesondere Landkraftfahrzeuge, mit elektrischer Energie für einen elektrischen Traktionsantrieb zu versorgen, ist es erforderlich, elektrische Energiespeicher des Kraftfahrzeugs zu laden. Für den Lagevorgang besteht der Wunsch nach einem möglichst geringen Zeitaufwand. Mit zunehmenden Ladestrom sinkt zwar der Zeitaufwand, jedoch steigt die auftretende Wärmeentwicklung des elektrischen Energiespeichers ungefähr quadratisch zum Ladestrom an. Es besteht daher in der Praxis eine technische Herausforderung darin, die entstehende Wärme vom elektrischen Energiespeicher, insbesondere aus dem Kraftfahrzeug, abzuführen. Des Weiteren haben elektrische Energiespeicher ein temperaturabhängiges Leistungsverhalten, so dass in bestimmten Situationen, zum Beispiel niedrigen Außentemperaturen, eine Erwärmung des elektrischen Energiespeichers erforderlich ist.In order to supply motor vehicles, in particular land motor vehicles, with electrical energy for an electrical traction drive, it is necessary to charge electrical energy stores of the motor vehicle. There is a desire for the location process to be as short as possible. The time required decreases with increasing charging current, but the heat generated by the electrical energy store increases approximately square to the charging current. It is therefore a technical challenge in practice to dissipate the heat generated from the electrical energy store, in particular from the motor vehicle. Furthermore, electrical energy stores have a temperature-dependent performance behavior, so that in certain situations, for example low outside temperatures, heating of the electrical energy store is necessary.

Vor diesem Hintergrund existieren bereits technische Lösungen, um eine Temperierung (Kühlung und/oder Erwärmung) des elektrischen Energiespeichers sicherzustellen. Typischerweise wird eine Flüssigkeitstemperierung oder eine Kältemitteltemperierung vorgesehen. Das den elektrischen Energiespeicher direkt kühlende Flüssigkeitstemperiermittel beziehungsweise Kältemittel muss dabei zumindest in bestimmten Betriebssituation selbst gekühlt, insbesondere aktiv, werden: Bekannt sind für diesen Zweck konzipierte Temperiersysteme, welche dem Kraftfahrzeug von außen außerhalb des Kraftfahrzeugs gekühltes Flüssigkeitstemperiermittel zuführen.Against this background, technical solutions already exist to ensure temperature control (cooling and / or heating) of the electrical energy store. A liquid temperature control or a coolant temperature control is typically provided. The liquid temperature control agent or refrigerant that cools the electrical energy store directly must be cooled, in particular actively, at least in certain operating situations: temperature control systems designed for this purpose are known which supply the vehicle with cooled liquid temperature control agent from outside the vehicle.

Beispielweise wird im Dokument US 2017/0097073 A1 eine Einrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug beschrieben, welche einen Wärmeübertrager aufweist, in welchem eine fahrzeugexterne Kühlflüssigkeit in thermischen Kontakt mit einer fahrzeuginternen Kühlflüssigkeit gebracht wird, ohne dass die Flüssigkeiten sich vermischen. Mittels Wärmeübertragung von der fahrzeuginternen Kühlflüssigkeit auf die fahrzeugexterne Kühlflüssigkeit erfolgt eine Wärmeabfuhr beim Laden des elektrischen Energiespeichers.For example, in the document US 2017/0097073 A1 describes a device for tempering an electrical energy store for a motor vehicle, which has a heat exchanger in which a cooling liquid external to the vehicle is brought into thermal contact with a cooling liquid internal to the vehicle without the liquids mixing. By means of heat transfer from the vehicle's internal coolant to the vehicle's external coolant, heat is dissipated when the electrical energy store is being charged.

Im Dokument DE 11 2012 003 115 T5 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen Ladens eines Elektrofahrzeugs beschrieben. In einer Ausführungsform kann ein fahrzeuginternes Kühlsystem mit einem flüssigen Kühlmittel selektiv, insbesondere während des Ladevorgangs, über Eingangs- und Ausgangskanäle an eine fahrzeugexterne Kühleinrichtung angeschlossen werden, so dass das flüssige Kühlmittel extern gekühlt werden kann. Alternativ dazu wird beschrieben, dass die zu ladende Batterie mittels eines Umschaltventils wechselweise mit fahrzeuginternem Kühlmittel und fahrzeugexternem Kühlmittel direkt gekühlt wird.In the document DE 11 2012 003 115 T5 describes a method and an apparatus for fast charging an electric vehicle. In one embodiment, an in-vehicle cooling system with a liquid coolant can be selectively connected, in particular during the charging process, to an in-vehicle cooling device via input and output channels, so that the liquid coolant can be cooled externally. As an alternative to this, it is described that the battery to be charged is alternately cooled directly by means of a changeover valve using in-vehicle coolant and in-vehicle coolant.

Das Dokument DE 10 2016 202 407 A1 betrifft eine Ladestation zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, welche gezielt dem Kraftfahrzeug an vorgegebenen Stellen oder in vorgegebenen Bereichen ein Kühlmedium zuführt. Als Kühlmedium wird konkret gekühlte Luft angesprochen, welche luftseitig zu einem Verdampfer einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs über eine Leiteinrichtung geführt wird, wobei der elektrische Energiespeicher thermisch an die Klimaanlage angeschlossen ist.The document DE 10 2016 202 407 A1 relates to a charging station for charging an electrical energy store of a motor vehicle, which specifically supplies the motor vehicle with a cooling medium at predetermined locations or in predetermined regions. Specifically cooled air is addressed as the cooling medium, which is led on the air side to an evaporator of an air conditioning system of the motor vehicle via a guide device, the electrical energy store being thermally connected to the air conditioning system.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug effizient zu temperieren.The object of the present invention is to efficiently temper an electrical energy store for a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zum Temperieren, insbesondere zum wahlweisen Kühlen und/oder Erwärmen, eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.This object is achieved according to the invention by a device for temperature control, in particular for optional cooling and / or heating, of an electrical energy store for a motor vehicle with the features according to claim 1. Advantageous developments of the invention are characterized in the dependent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and / or details from the figures, further embodiment variants of the invention being shown.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Temperieren (insbesondere zum Kühlen und/oder Erwärmen) eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eines Kraftfahrzeugs und/oder in einem Kraftfahrzeug, umfasst ein Temperiersystem mit einem Expansionstemperiermittel, welches an einer ersten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher bringbar ist. Das Expansionstemperiermittel ist an einer von der ersten Stelle verschiedenen zweiten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit einem externen Temperierfluid aus einer fahrzeugexternen Temperiervorrichtung bringbar.The device according to the invention for tempering (in particular for cooling and / or heating) an electrical energy store for a motor vehicle, in particular a motor vehicle and / or in a motor vehicle, comprises a temperature control system with an expansion temperature control means which can be brought into heat exchange contact with the electrical energy store at a first point is. The expansion temperature control means can be brought into heat exchange contact with an external temperature control fluid from a temperature control device external to the vehicle at a second location that is different from the first location.

In einer ersten Ausgestaltungsart umfasst eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug ein Direkttemperiersystem mit einem Direkttemperierfluid, welches in direkten Wämeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher bringbar ist, wobei das Expansionstemperiermittel an der ersten Stelle in einem Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager in Wärmeaustauschkontakt mit dem Direkttemperierfluid bringbar ist.In a first embodiment, a device according to the invention for tempering an electrical energy store for a motor vehicle comprises a direct temperature system with a Direct temperature control fluid which can be brought into direct heat exchange contact with the electrical energy store, the expansion temperature control means being able to be brought into heat exchange contact with the direct temperature control fluid at the first point in a temperature control fluid expansion temperature control means heat exchanger.

In einer zweiten Ausgestaltungsart ist in einer erfindungsgemäße Einrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers das Expansionstemperiermittel an der ersten Stelle in unmittelbaren Wärmeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher bringbar. Anders gesagt, das Expansionstemperiermittel tauscht in oder direkt am elektrischen Energiespeicher Wärme mit dem elektrischen Energiespeicher aus.In a second embodiment, in a device according to the invention for tempering an electrical energy store, the expansion temperature control means can be brought into direct heat exchange contact with the electrical energy store at the first location. In other words, the expansion temperature control medium exchanges heat with the electrical energy store in or directly on the electrical energy store.

In der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung wird der elektrische Energiespeicher unmittelbar oder mittelbar durch das Direkttemperierfluid mittels des Expansionstemperiermittels temperiert, welches wiederum mittels eines externen Temperierfluids temperiert wird. Das Direkttemperierfluid und/oder das externe Temperierfluid sind bevorzugt jeweils eine Temperierflüssigkeit. Das Direkttemperierfluid und/oder das externe Temperierfluid können chemisch identisch oder verschieden voneinander sein. Das Expansionstemperiermittel ist bevorzugt ein Expansionstemperierfluid, welches insbesondere ein Temperiergas oder (besonders bevorzugt) ein Latentwärmetemperierfluid, das Übergänge zwischen der Gasphase und der Flüssigkeitsphase vollzieht, sein (Kältemittel). Als Temperiergas, welches abhängig von Temperatur und Druck keinen Phasenübergängen unterzogen wird, kann beispielsweise R744 zum Einsatz gelangen. Für Ausführungen mit Latentwärmetemperierfluid als Expansionstemperiermittels kann der Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager auch als Kondensator bezeichnet werden, für Ausführungen mit Temperiergas auch als Gaskühler.In the temperature control device according to the invention, the electrical energy store is temperature controlled directly or indirectly by the direct temperature control fluid by means of the expansion temperature control means, which in turn is temperature controlled by means of an external temperature control fluid. The direct temperature control fluid and / or the external temperature control fluid are preferably each a temperature control liquid. The direct temperature control fluid and / or the external temperature control fluid can be chemically identical or different from one another. The expansion temperature control means is preferably an expansion temperature control fluid, which in particular is a temperature control gas or (particularly preferably) a latent heat control fluid that transitions between the gas phase and the liquid phase (refrigerant). R744, for example, can be used as the temperature gas, which does not undergo phase transitions depending on temperature and pressure. For versions with latent heat treatment fluid as expansion temperature control means, the direct temperature control fluid expansion temperature control medium heat exchanger can also be referred to as a condenser, for versions with temperature control gas also as a gas cooler.

Auf diese Weise wird erfindungsgemäß eine besonders effektive direkte (mittelbare oder unmittelbare) Temperierung, insbesondere Kältemitteltemperierung des elektrischen Energiespeichers realisiert. Damit zusammenwirkend wird in vorteilhaftweise Weise eine wirkungsvolle externe Temperierung des Expansionstemperierfluids, insbesondere Kältemittels, über einen Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager, bevorzugt Temperierflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager, insbesondere Kondensator, verwirklicht, wobei insbesondere gleichzeitig ein direkter Kontakt des externen Temperierfluids mit dem elektrischen Energiespeicher vermieden wird.In this way, according to the invention, a particularly effective direct (indirect or direct) temperature control, in particular refrigerant temperature control of the electrical energy store, is realized. In cooperation with this, an effective external temperature control of the expansion temperature control fluid, in particular refrigerant, is advantageously achieved via a temperature control fluid expansion temperature control means heat exchanger, preferably temperature control liquid-coolant heat exchanger, in particular a condenser, in particular at the same time avoiding direct contact of the external temperature control fluid with the electrical energy store becomes.

Ein Wärmeübertrager kann auch als Wärmetauscher bezeichnet werden. Das Temperiersystem und/oder das Direkttemperiersystem sowie der elektrische Energiespeicher können sich im Kraftfahrzeug befinden, also jeweils Teil des Kraftfahrzeugs sein. Der elektrische Energiespeicher kann insbesondere eine Batterie, zum Beispiel eine Lithium-Batterie, sein.A heat exchanger can also be referred to as a heat exchanger. The temperature control system and / or the direct temperature control system and the electrical energy store can be located in the motor vehicle, that is to say they can each be part of the motor vehicle. The electrical energy store can in particular be a battery, for example a lithium battery.

In konkreten Ausführungen der ersten Ausgestaltungsart liegt die erfindungsgemäße Einrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug liegt die zweite Stelle in einem (anderen) Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager des Temperiersystems, insbesondere an einer anderen Stelle als der ersten Stelle des Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertragers, der den Wärmeaustauschkontakt zum Direkttemperierfluid bewirkt. Dabei weist das Temperiersystem einen Fluidanschluss auf, über welchen das externe Temperierfluid aus der fahrzeugexternen Temperiervorrichtung dem Temperiersystem zuführbar ist. Alternativ dazu weist das Temperiersystem einen Fluidanschluss auf, über welchen das Expansionstemperiermittel des Temperiersystems der fahrzeugexternen Temperiervorrichtung zuführbar ist.In specific embodiments of the first embodiment, the device according to the invention for tempering an electrical energy store for a motor vehicle is located in a (different) tempering fluid expansion temperature control medium heat exchanger of the temperature control system, in particular at a different location than the first position of the direct temperature control fluid expansion temperature control medium heat exchanger which causes the heat exchange contact to the direct temperature control fluid. The temperature control system has a fluid connection, via which the external temperature control fluid from the temperature control device external to the vehicle can be supplied to the temperature control system. As an alternative to this, the temperature control system has a fluid connection, via which the expansion temperature control means of the temperature control system can be supplied to the temperature control device external to the vehicle.

Mit anderen Worten sind erfindungsgemäße zweite Temperiersysteme in der ersten Ausgestaltungsart entweder in einer ersten Gruppe von konkreten Ausführungen der erfindungsgemäßen Einrichtung expansonstemperiermittelseitig an einen Wärmeübertrager zu einem externen Temperierfluid anschließbar oder in einer zweiten Gruppe von konkreten Ausführungen temperierfluidseitig mit einer Quelle des externen Temperierfluids (und entsprechend mit einer Senke des externen Temperierfluids) verbindbar. Auf diese zwei verschiedenen Weisen kann die Verbindung zur fahrzeugexternen Wärmeübertragung geschaffen werden.In other words, second temperature control systems according to the invention in the first embodiment can either be connected in a first group of concrete versions of the device according to the invention to an external heat transfer fluid to an external heat transfer fluid, or in a second group of concrete versions heat transfer fluid side with a source of the external heat transfer fluid (and accordingly with a sink of the external temperature control fluid) can be connected. In these two different ways, the connection to external heat transfer can be created.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung umfasst das Temperiersystem einen Kraftfahrzeugkältekreislauf, welcher einen Kompressor und einen Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager aufweist. Der Kraftfahrzeugkältekreislauf kann Teil einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs sein, insbesondere einen Expansionstemperiermittelverdampfer zur Temperierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs aufweisen Anders gesagt, in besonders bevorzugten Ausführungsformen befinden sich mindestens zwei Wärmeübertrager auf der Hochdruckseite eines Kältekreislaufs in einem Kraftfahrzeug: Ein Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager, bevorzugt Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager, und ein (anderer) Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager, bevorzugt Temperierflüssigkeits-Kältemittel-Wärmeübertrager, welcher über ein externes Temperierfluid, insbesondere eine externe Temperierflüssigkeit temperiert wird. Der Kompressor kann auch als Verdichter bezeichnet werden.In particularly preferred embodiments of the device according to the invention, the temperature control system comprises a motor vehicle cooling circuit which has a compressor and an air expansion temperature control medium heat exchanger. The motor vehicle cooling circuit can be part of an air conditioning system of the motor vehicle, in particular have an expansion temperature control evaporator for temperature control of an interior of the motor vehicle. In other words, in particularly preferred embodiments, at least two heat exchangers are located on the high pressure side of a cooling circuit in a motor vehicle: an air expansion temperature control heat exchanger, preferably air - Refrigerant heat exchanger, and a (different) temperature control fluid expansion temperature control heat exchanger, preferably temperature control liquid-coolant heat exchanger, which is temperature controlled via an external temperature control fluid, in particular an external temperature control liquid. The compressor can also be called a compressor.

In derartigen Ausführungsformen erfolgt beim Laden die Wärmeabgabe des Expansionstemperiermittels, insbesondere Kältemittels, zweistufig: Es wird sowohl der für den normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs vorhandene luftseitig gekühlte Kondensator als auch der temperierfluidseitig gekühlte Kondensator verwendet. In Strömungsrichtung des Expansionstemperiermittels ist zunächst der Luft-Wärmeübertrager und dann der andere Temperierfluid-Wärmeübertrager angeordnet.In such embodiments, the heat of the expansion temperature control means, in particular the refrigerant, is released in two stages during charging: both the air-cooled condenser for normal operation of the motor vehicle and the condenser fluid-cooled condenser are used. The air heat exchanger and then the other heat transfer fluid heat exchanger are arranged in the direction of flow of the expansion temperature control medium.

Darüber hinaus kann in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Temperieren der Fahrzeugkältekreislauf einen steuerbaren Lüfter aufweisen, welcher dem Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager zugeordnet ist. Mittels des steuerbaren Lüfters kann Luft zu dem und/oder von dem zugeordneten Wärmeübertrager geführt werden, so dass eine gute Kühlleistung erreichbar ist. In der Praxis ist es aus energetischen Gründen sinnvoll den Lüfter möglichst wenig zu betreiben, sofern die Kühlleistung des (anderen) Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertragers ausreichend ist. Erst bei nicht mehr ausreichender Kühlleistung wird aktiv über den Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager gekühlt, insbesondere durch eine im Vergleich zum normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs gesteigerten Lüfterdrehzahl. Der Lüfter kann auch als Ventilator bezeichnet werden.In addition, in a preferred embodiment of the device according to the invention for tempering the vehicle refrigeration circuit, it can have a controllable fan which is assigned to the air expansion temperature control medium heat exchanger. Air can be guided to and / or from the associated heat exchanger by means of the controllable fan, so that good cooling performance can be achieved. In practice, it is sensible to operate the fan as little as possible for energy reasons, provided the cooling capacity of the (other) thermal fluid expansion thermal medium heat exchanger is sufficient. Only when the cooling capacity is no longer sufficient is there an active cooling via the air expansion temperature control heat exchanger, in particular due to an increased fan speed compared to the normal operation of the motor vehicle. The fan can also be called a fan.

In der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Temperieren kann des Weiteren oder alternativ dazu das Temperiersystem schaltbar als Wärmepumpe betreibbar sein, beispielsweise unter Strömungsumkehr im Temperiersystem. Auf diese Weise kann insbesondere eine Erwärmung des elektrischen Energiespeichers durch Wärmeenergie, welche mittels des externen Temperierfluids der Einrichtung an der zweiten Stelle über einen Wärmeübertrager von einer Wärmequelle zugeführt wird, erfolgen. Dabei kann der Wärmeübertrager, der Kondensator, als Verdampfer verwendet werden. Anders gesagt, die erfindungsgemäße Einrichtung kann eine Wärmepumpe in einem Kraftfahrzeug aufweisen, dessen Wärmequelle beziehungsweise Wärmesenke über mindestens eine Flüssigkeitsleitung mit der Umgebung in Austausch steht. Auf diese Weise kann die Wärmepumpe dazu verwendet werden, Wärme aus dem der Einrichtung zugeführten zweiten Temperierfluids zu entnehmen, um damit den elektrischen Energiespeicher zu erwärmen.In the device for temperature control according to the invention, the temperature control system can furthermore or alternatively be operated as a heat pump, for example by reversing the flow in the temperature control system. In this way, in particular, the electrical energy storage device can be heated by thermal energy, which is supplied to the device by means of the external temperature control fluid at a second point via a heat exchanger from a heat source. The heat exchanger, the condenser, can be used as an evaporator. In other words, the device according to the invention can have a heat pump in a motor vehicle, the heat source or heat sink of which is in communication with the surroundings via at least one liquid line. In this way, the heat pump can be used to extract heat from the second temperature-control fluid supplied to the device in order to heat the electrical energy store.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die erfindungsgemäße Einrichtung zum Temperieren eine Regelungseinrichtung für die Temperatur des elektrischen Energiespeichers mit wenigstens einer Stellgröße der Betriebsparameter von Komponenten desTemperiersystems auf. In vorteilhafter Weise kann dadurch eine bedarfsgerechte Ansteuerung, insbesondere bedarfsgerechte Regelung, des Lüfters in Abhängigkeit der Kühllast erfolgen. Dabei wird bevorzugt aus energetischen Gründen ein maximaler Anteil der Kühllast über den (anderen) Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager abgeführt. Die restliche Wärmelast wird an die Luft über den Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager übertragen. Hierfür ist der Lüfter am Wärmeübertrager bedarfsgerecht einzuregeln. Grundsätzlich ist der Energieverbrauch des Lüfters höher als der einer Kühlmittelpumpe.In an advantageous development, the device for temperature control has a control device for the temperature of the electrical energy store with at least one manipulated variable of the operating parameters of components of the temperature control system. This advantageously enables the fan to be controlled as required, in particular as required, as a function of the cooling load. For energy reasons, a maximum proportion of the cooling load is preferably dissipated via the (other) temperature control fluid expansion temperature control medium heat exchanger. The remaining heat load is transferred to the air via the air-refrigerant heat exchanger. For this purpose, the fan on the heat exchanger must be adjusted as required. The energy consumption of the fan is generally higher than that of a coolant pump.

Darüber hinaus oder alternativ dazu kann in einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Einrichtung das zweite Temperiersystem eine Expansionstemperiermittel-Pumpe aufweisen, welche stromab der zweiten Stelle und stromauf der ersten Stelle angeordnet ist, insbesondere zusätzlich zum Kompressor, wobei ein Latentwärmetemperierfluid als Expansionstemperiermittel genutzt wird. Dabei kann der Kompressor mit einem Bypass versehen sein.In addition or alternatively, in a further development of the device according to the invention, the second temperature control system can have an expansion temperature control pump, which is arranged downstream of the second location and upstream of the first location, in particular in addition to the compressor, a latent heat control fluid being used as the expansion temperature control medium. The compressor can be provided with a bypass.

Für den Fall, dass das Temperaturniveau auf der Expansionstemperiermittelseite in der ersten Ausgestaltungsart am (energiespeicherseitigen) Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager oder in der zweiten Ausgestaltungsart direkt am elektrischen Energiespeicher oberhalb der Temperatur der Kältemittelseite am (fahrzeugexternseitigen) zweiten Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager liegt, kann das Expansionstemperiermittel, bevorzugt Kältemittel, über die Pumpe ohne signifikante Verdichtung umgepumpt werden. Hierdurch ist eine deutlich höhere Effizienz möglich, als bei einem Verdichtungsbetrieb über den Kompressor. Notwendige Bedingung für das Umpumpen des Kältemittels ist es dabei, dass das Expansionstemperiermittel flüssig vorliegt. Aus diesem Grund muss die angesprochene Expansionstemperiermittel-Pumpe in dieser Weiterentwicklung stromab des (anderen) Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertragers angeordnet sein, damit nur flüssiges Expansionstemperiermittel und kein Gas-Flüssiggemisch über die Pumpe gefördert wird.In the event that the temperature level on the expansion temperature control side in the first embodiment is on the (energy storage side) direct temperature fluid expansion temperature control heat exchanger or in the second configuration directly on the electrical energy storage above the temperature of the refrigerant side on the (vehicle external) second temperature control fluid expansion temperature control heat exchanger can the expansion temperature control agent, preferably refrigerant, is pumped around without significant compression via the pump. This enables a significantly higher efficiency than with compression operation via the compressor. A necessary condition for pumping around the refrigerant is that the expansion temperature control medium is in liquid form. For this reason, the expansion temperature control pump mentioned in this further development must be arranged downstream of the (other) temperature control fluid expansion temperature control heat exchanger, so that only liquid expansion temperature control agent and no gas-liquid mixture is conveyed via the pump.

Im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens steht auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein gleisloses Landkraftfahrzeug, zum Beispiel ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist einen elektrischen Traktionsantrieb und einen elektrischen Energiespeicher des elektrischen Traktionsantriebs auf. Es umfasst erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers mit Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung auf. Das Kraftfahrzeug kann ein rein elektrisch angetriebenes oder ein hybridisch, beispielsweise in Zusammenwirkung mit einer Brennkraftmaschine oder einer Brennstoffzelle, angetriebenes Kraftfahrzeug sein.In connection with the inventive idea is also a motor vehicle, in particular a trackless land vehicle, for example a passenger car or a truck. The motor vehicle according to the invention has an electrical traction drive and an electrical energy store of the electrical traction drive. According to the invention, it comprises a device for tempering the electrical energy store with features or combinations of features according to this illustration. The motor vehicle can be a purely electrically driven or a hybrid motor vehicle, for example in cooperation with an internal combustion engine or a fuel cell.

Auch steht ein Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug im Zusammenhang des erfinderischen Gedankens. Das erfinderische Verfahren wird bevorzugt in einem Kraftfahrzeug ausgeführt. Dazu kann ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Temperieren wird in einem Temperiersystem ein Expansionstemperiermittel an einer ersten Stelle in Wämeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher gebracht. Das Expansionstemperiermittel wird an einer von der ersten Stelle verschiedenen zweiten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit einem externen Temperierfluid aus einer fahrzeugexternen Temperiervorrichtung gebracht.A method for tempering an electrical energy store for a motor vehicle is also related to the inventive concept. The inventive method is preferably carried out in a motor vehicle. A motor vehicle can be provided for this purpose. In the temperature control method according to the invention, an expansion temperature control means is brought into heat exchange contact with the electrical energy store at a first point in a temperature control system. The expansion temperature control means is brought into heat exchange contact with an external temperature control fluid from a temperature control device external to the vehicle at a second location that is different from the first location.

In konkreten Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Temperieren wird der elektrische Energiespeicher mittels des Expansionstemperiermittels (unmittelbar oder mittelbar durch ein Direkttemperierfluid) gekühlt, insbesondere während der elektrische Energiespeicher geladen wird und/oder nachdem der elektrische Energiespeicher geladen wurde, und/oder wird der elektrische Energiespeicher mittels des Expansionstemperiermittels (unmittelbar oder mittelbar durch ein Direkttemperierfluid) erwärmt. Das Erwärmen kann insbesondere zum Konditionieren des elektrischen Energiespeichers auf eine Arbeitstemperatur vor einer Energieentnahme erfolgen. Das Erwärmen und/oder das Kühlen können dabei temperaturgesteuert oder temperaturgeregelt erfolgen.In specific embodiments of the inventive method for temperature control, the electrical energy store is cooled by means of the expansion temperature control means (directly or indirectly by means of a direct temperature control fluid), in particular while the electrical energy store is being charged and / or after the electrical energy store has been charged, and / or the electrical energy store is being used of the expansion temperature control medium (directly or indirectly through a direct temperature control fluid). The heating can take place, in particular, for conditioning the electrical energy store to a working temperature before energy is withdrawn. The heating and / or cooling can be temperature-controlled or temperature-controlled.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, eine Einrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers mit Merkmalen oder Merkmalskombinationen gemäß dieser Darstellung zu verwenden.In the method according to the invention, it is preferred to use a device for tempering an electrical energy store with features or combinations of features according to this illustration.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Temperieren in einer Einrichtung zum Temperieren mit einem Fahrzeugkältekreislauf als Teil des Temperiersystems, welcher einen Kompressor, einen Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager und einen dem Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager zugeordneten steuerbaren Lüfter aufweist, verwirklicht, kann eine Wärmelast über den (anderen) Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager abgeführt werden und bedarfsweise zusätzlich eine restliche Wärmelast über den Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager mit einer gesteigerten Drehzahl des Lüfters abgeführt werden.If the method according to the invention for temperature control is implemented in a temperature control device with a vehicle cooling circuit as part of the temperature control system, which has a compressor, an air expansion temperature control medium heat exchanger and a controllable fan assigned to the air expansion temperature control medium heat exchanger, a heat load can be achieved via the ( other) tempering fluid expansion temperature means heat exchanger are dissipated and, if necessary, a residual heat load is additionally dissipated via the air expansion temperature means heat exchanger with an increased speed of the fan.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden mit weiteren Vorteilen anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt und näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten vorteilhaften Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigt im Einzelnen:

  • 1 ein Schema einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers in einem Kraftfahrzeug, und
  • 2 ein Schema einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Wärmepumpe.
The invention and the technical environment are illustrated and explained in more detail with the aid of the following description with reference to the figures. It should be pointed out that the invention is not intended to be limited by the advantageous exemplary embodiments and further developments mentioned. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description. It should be noted that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. It shows in detail:
  • 1 a diagram of a preferred embodiment of a device according to the invention for tempering an electrical energy store in a motor vehicle, and
  • 2 a diagram of a further preferred embodiment of the device according to the invention with a heat pump.

Die 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung 10 zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers 12 in einem Kraftfahrzeug 14, mit welchem eine effiziente Kühlung des elektrischen Energiespeichers 12 erreicht werden kann. Der elektrische Energiespeicher 12, hier eine Batterie, dient als Energiequelle für einen elektrischen Traktionsantriebs des Kraftfahrzeugs 14, das bevorzugt ein gleisloses Landkraftfahrzeug ist. Die Einrichtung 10 zum Temperieren umfasst in dieser Ausführungsform ein Direkttemperiersystem 16 in Form eines Energiespeicherkühlkreislaufs, durch welchen ein Direkttemperiermittel, hier eine Kühlflüssigkeit, zirkuliert (Fluss 18 des Direkttemperierfluids). Dieser Kühlkreislauf weist neben der Batterie auch einen im Zusammenhang der Erfindung bedeutsamen Wärmeübertrager 24 auf: Erfindungsgemäß weist die in der 1 gezeigt Ausführungsform ein Temperiersystem 20 in Form eines Fahrzeugkältekreislaufs auf. Durch diesen Kältekreislauf gibt es einen Fluss 22 eines Expansionstemperiermittels, hier ein Kältemittel, welches mit dem flüssig-gasförmigen Phasenübergang arbeitet, so dass im Kältemittel latent Wärme aufgenommen und abgegeben werden kann. Konkret ist daher in dieser Ausführungsform der Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 24 ein Kühlflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager, in welchem das Kältemittel Wärme von der im Energiespeicherkühlkreislauf zirkulierenden Kühlflüssigkeit aufnimmt. Gasförmiges Kältemittel gelangt stromab des Kühlflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager in einen Kompressor 26.The 1 shows schematically a preferred embodiment of a device according to the invention 10 for tempering an electrical energy store 12 in a motor vehicle 14 , with which an efficient cooling of the electrical energy storage 12 can be achieved. The electrical energy storage 12 , here a battery, serves as an energy source for an electric traction drive of the motor vehicle 14 , which is preferably a trackless land vehicle. The facility 10 for temperature control in this embodiment comprises a direct temperature control system 16 in the form of an energy storage cooling circuit through which a direct temperature control medium, here a cooling liquid, circulates (flow 18 the direct temperature control fluid). In addition to the battery, this cooling circuit also has a heat exchanger which is important in the context of the invention 24 on: According to the invention in the 1 shown embodiment a temperature control system 20 in the form of a vehicle refrigeration cycle. There is a flow through this refrigeration cycle 22 an expansion temperature control, here a refrigerant that works with the liquid-gaseous phase transition, so that latent heat can be absorbed and released in the refrigerant. It is therefore concrete in this embodiment of the direct temperature fluid expansion temperature control medium heat exchanger 24 a coolant-refrigerant heat exchanger, in which the refrigerant absorbs heat from the coolant circulating in the energy storage cooling circuit. Gaseous refrigerant enters a compressor downstream of the coolant-refrigerant heat exchanger 26 ,

Dem gasförmigen, komprimierten Kältemittel wird Wärme erfindungsgemäß über zwei Wege entzogen: Zum einen gelangt stromab des Kompressors 26 das Kältemittel in einen Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 28, hier also einen Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager. Auf diese Weise kann Wärme an die Umgebung abgegeben werden. Zum anderen, weiter stromab durchströmt das Kältemittel einen anderen Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 30, hier einen anderen Kühlflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager innerhalb des Fahrzeugs 14. In diesem steht das Temperiersystem 20 wärmeübertragend mit einem Fluss 34 eines externen Temperierfluids, hier eine externe Kühlflüssigkeit, in Wirkverbindung, sofern das Fahrzeug 14 an einen fahrzeugexternen Kühlkreislauf angeschlossen ist. Dem gasförmigen Kältemittel wird mittels der Wärmeübertrager so viel Wärme entzogen, dass es in die flüssige Phase übergeht. Daher werden die Wärmeübertrager 28, 30 auch als Kondensatoren bezeichnet.According to the invention, heat is extracted from the gaseous, compressed refrigerant in two ways: on the one hand it comes downstream of the compressor 26 the refrigerant into an air Expansionstemperiermittel heat exchanger 28 , here is an air-refrigerant heat exchanger. In this way, heat can be given off to the environment. On the other hand, further downstream, the refrigerant flows through another tempering fluid expansion tempering medium heat exchanger 30 , here another coolant-refrigerant heat exchanger inside the vehicle 14 , The temperature control system is located in this 20 heat transfer with a river 34 an external temperature control fluid, here an external coolant, in operative connection, provided the vehicle 14 is connected to a cooling circuit external to the vehicle. The heat exchanger extracts so much heat from the gaseous refrigerant that it changes into the liquid phase. Therefore, the heat exchangers 28 . 30 also called capacitors.

Das Fahrzeug 14 verfügt über Fluidschnittstellen zum Einströmen beziehungsweise zum Ausströmen des externen Temperierfluids, hier der externen Kühlflüssigkeit. Im Fluss 34 des externen Temperierfluids, anders gesagt im externen Kühlkreislauf, befindet sich fahrzeugextern, außerhalb des Fahrzeugs 14 eine fahrzeugexterne Temperiervorrichtung 36, hier Kühlvorrichtung. Auf diese erfindungsgemäße Weise erfolgt eine effiziente Kühlung des elektrischen Energiespeichers 12, indem eine wirkungsvolle Kältemittelkühlung mit einer externen Kühlmittelkühlung kombiniert wirksam ist.The vehicle 14 has fluid interfaces for inflowing or outflowing the external temperature control fluid, here the external coolant. In the river 34 The external temperature control fluid, in other words in the external cooling circuit, is located outside the vehicle, outside the vehicle 14 a temperature control device external to the vehicle 36 , here cooling device. In this way, the electrical energy store is cooled efficiently 12 by combining effective refrigerant cooling with external refrigerant cooling.

Der Fahrzeugkühlkreislauf weist darüber hinaus in zum Kühlflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager 24 parallelem Fluss des Kältemittels einen Verdampfer 32 auf, mit dessen Hilfe ein Innenraum des Kraftfahrzeugs gekühlt werden kann.The vehicle cooling circuit also points to the coolant-refrigerant heat exchanger 24 parallel flow of refrigerant an evaporator 32 with the help of which an interior of the motor vehicle can be cooled.

In einer weiteren Ausgestaltung kann in der bevorzugten Ausführungsform auch ein Erwärmungsbetrieb durchgeführt werden: Die Richtung des Flusses 22 des Expansionstemperiermittels wird umgekehrt (Zirkulation entgegen der Pfeilrichtung). Der Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 30 und gegebenenfalls ebenfalls auch der Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 28 werden als Verdampfer und der Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 24 wird als Kondensator betrieben. Konstruktiv wird das durch nicht zeichnerisch dargestellte Schaltventile erreicht, welche den Betrieb des Kompressors 26 in die andere Richtung des Flusses 22 erlauben, so dass eine Verdichtung stromauf des Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 24 erfolgt.In a further embodiment, a heating operation can also be carried out in the preferred embodiment: the direction of the flow 22 of the expansion temperature control is reversed (circulation against the direction of the arrow). The temperature control fluid expansion temperature control heat exchanger 30 and possibly also the air expansion temperature control heat exchanger 28 are used as evaporators and the direct temperature control fluid expansion temperature control heat exchanger 24 is operated as a capacitor. In terms of design, this is achieved by switching valves, not shown in the drawing, which operate the compressor 26 in the other direction of the river 22 allow so that compression upstream of the direct thermal expansion fluid heat exchanger 24 he follows.

In der 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 10 in einem Kraftfahrzeug 14 mit einer Expansionstemperiermittel-Pumpe 38 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist eine effiziente Einrichtung 10 zum Erwärmen des elektrischen Energiespeichers 12 verwirklicht. Die weitere Ausführungsform ist insofern mit der unter Bezugnahme auf die 1 beschriebenen Ausführungsform identisch, als gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind.In the 2 is a further preferred embodiment of the device according to the invention 10 in a motor vehicle 14 with an expansion temperature control pump 38 shown. In this embodiment is an efficient device 10 for heating the electrical energy storage 12 realized. The further embodiment is so far with that with reference to the 1 Embodiment described identical, as the same components are provided with the same reference numerals.

Der elektrische Energiespeicher 12, hier eine Batterie, dient als Energiequelle für einen elektrischen Traktionsantriebs des Kraftfahrzeugs 14, das bevorzugt ein gleisloses Landkraftfahrzeug ist. Die Einrichtung 10 zum Temperieren umfasst in dieser Ausführungsform ein Direkttemperiersystem 16 in Form eines Energiespeicherwärmekreislaufs, durch welchen ein Direkttemperiermittel, hier eine Erwärmungsflüssigkeit, zirkuliert (Fluss 18 des Direkttemperierfluids). Dieser Wärmekreislauf weist neben der Batterie auch einen im Zusammenhang der Erfindung bedeutsamen Wärmeübertrager 24 auf: Erfindungsgemäß weist die in der 2 gezeigt Ausführungsform ein Temperiersystem 20 in Form eines Fahrzeugkältekreislaufs auf. Durch diesen Kältekreislauf gibt es einen Fluss 22 eines Expansionstemperiermittels, hier ein Kältemittel, welches mit dem flüssig-gasförmigen Phasenübergang arbeitet, so dass im Kältemittel latent Wärme aufgenommen und abgegeben werden kann. Konkret ist daher in dieser Ausführungsform der Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 24 ein Erwärmungsflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager, in welchem das Kältemittel Wärme an die im Energiespeicherkühlkreislauf zirkulierende Erwärmungsflüssigkeit überträgt. Wird der Fahrzeugkältekreislauf in dieser Weise betrieben, so ist keine Kompression des (im Wärmeübertrager 24 abgekühlten) flüssigen Kältemittels stromab des Erwärmungsflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager erforderlich. Aus diesem Grunde ist ein Bypass 40 über den Kompressor vorgesehen. Bevorzugt wird dem Kältemittel keine weitere Wärme mittels des stromab liegenden Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertragers 28, hier also eines Luft-Kältemittel-Wärmeübertragers, des Fahrzeugkältekreislaufs entzogen.The electrical energy storage 12 , here a battery, serves as an energy source for an electric traction drive of the motor vehicle 14 , which is preferably a trackless land vehicle. The facility 10 for temperature control in this embodiment comprises a direct temperature control system 16 in the form of an energy storage heat circuit through which a direct temperature control medium, here a heating liquid, circulates (flow 18 the direct temperature control fluid). In addition to the battery, this heat circuit also has a heat exchanger which is important in the context of the invention 24 on: According to the invention in the 2 shown embodiment a temperature control system 20 in the form of a vehicle refrigeration cycle. There is a flow through this refrigeration cycle 22 an expansion temperature control, here a refrigerant that works with the liquid-gaseous phase transition, so that latent heat can be absorbed and released in the refrigerant. In this embodiment, therefore, the temperature control fluid expansion temperature control medium heat exchanger is specific 24 a heating fluid-refrigerant heat exchanger, in which the refrigerant transfers heat to the heating fluid circulating in the energy storage cooling circuit. If the vehicle refrigeration cycle is operated in this way, there is no compression of the (in the heat exchanger 24 cooled) liquid refrigerant downstream of the heating liquid-refrigerant heat exchanger required. For this reason it is a bypass 40 provided via the compressor. No further heat is preferred for the refrigerant by means of the downstream air expansion temperature control heat exchanger 28 , here an air-refrigerant heat exchanger, removed from the vehicle refrigeration cycle.

Dem flüssigen Kältemittel wird Wärme erfindungsgemäß über einen anderen Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 30, hier einen anderen Kühlflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager innerhalb des Fahrzeugs 14 zugeführt: Weiter stromab durchströmt das Kältemittel einen anderen Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager 30, hier einen anderen Erwärmungsflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager innerhalb des Fahrzeugs 14. In diesem steht das Temperiersystem 20 wärmeübertragend mit einem Fluss 34 eines externen Temperierfluids, hier einer externen Erwärmungsflüssigkeit, in Wirkverbindung, sofern das Fahrzeug 14 an einen fahrzeugexternen Erwärmungskreislauf angeschlossen ist. Dem flüssigen Kältemittel wird mittels des Wärmeübertragers 30 Wärme zugeführt, ohne dass es in die gasförmige Phase übergeht.According to the invention, the liquid refrigerant is subjected to heat via another tempering fluid expansion tempering medium heat exchanger 30 , here another coolant-refrigerant heat exchanger inside the vehicle 14 supplied: Further downstream, the refrigerant flows through another heat transfer fluid expansion heat transfer heat exchanger 30 , here another heating fluid-refrigerant heat exchanger inside the vehicle 14 , The temperature control system is located in this 20 heat transfer with a river 34 an external temperature control fluid, here an external heating fluid, in active connection, provided the vehicle 14 is connected to a heating circuit external to the vehicle. The liquid refrigerant is by means of heat exchanger 30 Heat is supplied without it going into the gaseous phase.

Das Fahrzeug 14 verfügt über Fluidschnittstellen zum Einströmen beziehungsweise zum Ausströmen des externen Temperierfluids, hier der externen Erwärmungsflüssigkeit. Im Fluss 34 des externen Temperierfluids, anders gesagt im externen Erwärmungskreislauf, befindet sich fahrzeugextern, außerhalb des Fahrzeugs 14 eine fahrzeugexterne Temperiervorrichtung 36, hier Erwärmungsvorrichtung. Auf diese erfindungsgemäße Weise erfolgt eine effiziente Erwärmung des elektrischen Energiespeichers 12, indem eine wirkungsvolle Kältemittelerwärmung mit einer externen Erwärmungsmittelerwärmung kombiniert wirksam ist.The vehicle 14 has fluid interfaces for inflowing or outflowing the external temperature control fluid, here the external heating fluid. In the river 34 The external temperature control fluid, in other words in the external heating circuit, is located outside the vehicle, outside the vehicle 14 a temperature control device external to the vehicle 36 , here heating device. In this way, the electrical energy store is efficiently heated 12 in that effective refrigerant heating combined with external heating means is effective.

Stromab des anderen Kühlflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager 30 befindet sich eine Wärmepumpe 38, mit welcher das flüssige Kältemittel im Fahrzeugkältekreislauf umgewälzt wird. Der Fahrzeugkühlkreislauf weist darüber hinaus in zum Kühlflüssigkeit-Kältemittel-Wärmeübertrager 24 parallelem Fluss des Kältemittels einen Verdampfer 32 auf, mit dessen Hilfe ein Innenraum des Kraftfahrzeugs gekühlt werden kann. Im Erwärmungsbetrieb ist es bevorzugt, dass dieser parallele Kältemittelweg abgesperrt wird, sofern ein Erwärmen des Innenraums unerwünscht ist.Downstream of the other coolant-refrigerant heat exchanger 30 there is a heat pump 38 , with which the liquid refrigerant is circulated in the vehicle refrigeration cycle. The vehicle cooling circuit also points to the coolant-refrigerant heat exchanger 24 parallel flow of refrigerant an evaporator 32 with the help of which an interior of the motor vehicle can be cooled. In the heating mode, it is preferred that this parallel refrigerant path be shut off if heating the interior is undesirable.

Die in den 1 und 2 gezeigten Aspekte fürs Kühlen und Erwärmen Ausführungsformen können auch gemeinsam, in Kombination verwirklicht sein. Auf diese Weise kann insbesondere sowohl ein Kühlen als auch ein Heizen der Batterie als Temperieren in einer Einrichtung 10 verwirklicht werden. Dabei werden die Temperierfluide und das Expansionstemperiermittel mit beiden Funktionalitäten der Wärmezufuhr zum und der Wärmeabfuhr vom elektrischen Energiespeicher 12 genutzt.The in the 1 and 2 Aspects shown for cooling and heating Embodiments can also be implemented together, in combination. In this way, in particular both cooling and heating of the battery can be tempered in a device 10 be realized. Thereby, the temperature control fluids and the expansion temperature control means with both functionalities of the heat supply to and the heat removal from the electrical energy store 12 used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Einrichtung zum TemperierenTemperature control device
1212
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
1414
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1616
DirekttemperiersystemDirekttemperiersystem
1818
Fluss des DirekttemperierfluidsFlow of direct thermal fluid
2020
TemperiersystemTemperature System
2222
Fluss des ExpansionstemperiermittelsFlow of the expansion temperature control medium
2424
Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-WärmeübertragerDirekttemperierfluid-Expansionstemperiermittel heat exchanger
2626
Kompressorcompressor
2828
Luft-Expansionstemperiermittel-WärmeübertragerAir Expansionstemperiermittel heat exchanger
3030
anderer Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertragerother tempering fluid expansion tempering medium heat exchanger
3232
VerdampferEvaporator
3434
Fluss des externen TemperierfluidsFlow of the external thermal fluid
3636
fahrzeugexterne TemperiervorrichtungTemperature control device external to the vehicle
3838
Expansionstemperiermittel-PumpeExpansionstemperiermittel pump
4040
Bypass über KompressorBypass via compressor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 112012003115 T5 [0005]DE 112012003115 T5 [0005]
  • DE 102016202407 A1 [0006]DE 102016202407 A1 [0006]

Claims (14)

Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14), umfassend ein Temperiersystem (20) mit einem Expansionstemperiermittel (22), welches an einer ersten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher (12) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionstemperiermittel (22) an einer von der ersten Stelle verschiedenen zweiten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit einem externen Temperierfluid (34) aus einer fahrzeugexternen Temperiervorrichtung (36) bringbar ist.Means (10) for controlling the temperature of an electrical energy storage device (12) for a motor vehicle (14) comprising a temperature control system (20) having a Expansionstemperiermittel (22) which is engageable at a first location in heat exchange contact with the electrical energy store (12), characterized characterized in that the expansion temperature control means (22) can be brought into heat exchange contact with an external temperature control fluid (34) from a temperature control device (36) external to the vehicle at a second location different from the first location. Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Direkttemperiersystem (16) mit einem Direkttemperierfluid (18), welches in direkten Wämeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher (12) bringbar ist, wobei das Expansionstemperiermittel (22) an der ersten Stelle in einem Direkttemperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager (24) in Wärmeaustauschkontakt mit dem Direkttemperierfluid (18) bringbar ist.Device (10) for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to Claim 1 , characterized by a direct temperature control system (16) with a direct temperature control fluid (18) which can be brought into direct heat exchange contact with the electrical energy store (12), the expansion temperature control means (22) at the first point in a direct temperature control fluid expansion temperature control medium heat exchanger (24) in Heat exchange contact with the direct temperature control fluid (18) can be brought. Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Stelle das Expansionstemperiermittel (22) in unmittelbaren Wärmeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher (12) bringbar ist.Device (10) for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to Claim 1 , characterized in that at the first point the expansion temperature control means (22) can be brought into direct heat exchange contact with the electrical energy store (12). Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stelle in einem Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager (30) des Temperiersystems (20) liegt und das Temperiersystem (20) einen Fluidanschluss aufweist, über welchen das externe Temperierfluid (34) aus der fahrzeugexternen Temperiervorrichtung (36) dem Temperiersystem (20) zuführbar ist, oder dass das Temperiersystem (20) einen Fluidanschluss aufweist, über welchen das Expansionstemperiermittel (22) des Temperiersystems (20) der fahrzeugexternen Temperiervorrichtung (36) zuführbar ist.Device (10) for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the second location lies in a temperature-control fluid expansion temperature control medium heat exchanger (30) of the temperature control system (20) and the temperature control system (20) has a fluid connection via which the external temperature control fluid (34) from the temperature control device (36) external to the vehicle Temperature control system (20) can be supplied, or that the temperature control system (20) has a fluid connection via which the expansion temperature control means (22) of the temperature control system (20) can be supplied to the temperature control device (36) external to the vehicle. Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (20) einen Kraftfahrzeugkältekreislauf umfasst, welcher einen Kompressor (26) und einen Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager (28) aufweist.Device (10) for temperature control of an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control system (20) comprises a motor vehicle refrigeration circuit which has a compressor (26) and an air expansion temperature control medium heat exchanger (28). Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugkältekreislauf einen steuerbaren Lüfter aufweist, welcher dem Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager (28) zugeordnet ist.Device (10) for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to Claim 5 , characterized in that the vehicle refrigeration circuit has a controllable fan which is assigned to the air expansion temperature control heat exchanger (28). Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (20) schaltbar als Wärmepumpe betreibbar ist.Device (10) for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to Claim 5 or 6 , characterized in that the temperature control system (20) can be operated as a heat pump. Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regelungseinrichtung für die Temperatur des elektrischen Energiespeichers (12) mit wenigstens einer Stellgröße der Betriebsparameter von Komponenten des Temperiersystems (20).Device (10) for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to one of the preceding claims, characterized by a control device for the temperature of the electrical energy store (12) with at least one manipulated variable of the operating parameters of components of the temperature control system (20) , Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiersystem (20) eine Expansionstemperiermittel-Pumpe (38) aufweist, welche stromab der zweiten Stelle und stromauf der ersten Stelle angeordnet ist.Device (10) for temperature control of an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control system (20) has an expansion temperature control pump (38) which is downstream of the second point and upstream of the first position is arranged. Kraftfahrzeug (14) mit einem elektrischen Traktionsantrieb und einem elektrischen Energiespeicher (12) des elektrischen Traktionsantriebs, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) zum Temperieren des elektrischen Energiespeichers (12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.Motor vehicle (14) with an electrical traction drive and an electrical energy store (12) of the electrical traction drive, characterized by a device (10) for tempering the electrical energy store (12) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14), in welchem in einem Temperiersystem (20) ein Expansionstemperiermittel (22) an einer ersten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit dem elektrischen Energiespeicher (12) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionstemperiermittel (22) an einer von der ersten Stelle verschiedenen zweiten Stelle in Wärmeaustauschkontakt mit einem externen Temperierfluid (34) aus einer fahrzeugexternen Temperiervorrichtung (36) gebracht wird.Method for temperature control of an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14), in which in a temperature control system (20) an expansion temperature control means (22) is brought into heat exchange contact with the electrical energy store (12) at a first point, characterized in that the Expansion temperature control means (22) is brought into heat exchange contact with an external temperature control fluid (34) from a temperature control device (36) external to the vehicle at a second location different from the first location. Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (12) mittels des Expansionstemperiermittels (22) gekühlt wird und/oder der elektrische Energiespeicher (12) mittels des Expansionstemperiermittels (22) erwärmt wird.Method for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to Claim 11 , characterized in that the electrical energy store (12) is cooled by means of the expansion temperature means (22) and / or the electrical energy store (12) is heated by means of the expansion temperature means (22). Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9.Method for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to Claim 9 or 10 , characterized by the Use of a device (10) for tempering an electrical energy store (12) according to one of the Claims 2 to 9 , Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) für ein Kraftfahrzeug (14) gemäß Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Einrichtung (10) zum Temperieren eines elektrischen Energiespeichers (12) gemäß Anspruch 6, Abführen einer Wärmelast über den Temperierfluid-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager (30) und bedarfsweises zusätzliches Abführen einer restlichen Wärmelast über den Luft-Expansionstemperiermittel-Wärmeübertrager (28) mit einer gesteigerten Drehzahl des Lüfters.Method for tempering an electrical energy store (12) for a motor vehicle (14) according to Claim 9 or 10 , characterized by the use of a device (10) for tempering an electrical energy store (12) according to Claim 6 , Dissipation of a heat load via the thermal fluid expansion temperature control heat exchanger (30) and, if necessary, additional removal of a residual heat load via the air expansion temperature control heat exchanger (28) at an increased speed of the fan.
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